城市生活垃圾焚燒技術(shù)

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城市生活垃圾焚燒技術(shù)
目前世界各國城市生活垃圾的處理方式主要有：填埋、焚燒和堆肥三種。
填埋或露天堆棄方式，占用了大量土地，同時(shí)垃圾中有害成分對(duì)大氣、土壤及水源造成了嚴(yán)重污染，不僅破壞了生態(tài)環(huán)境，而且也嚴(yán)重危害人體健康。
堆肥處理對(duì)垃圾要進(jìn)行分揀、分類，要求垃圾的有機(jī)含量要高。堆肥處理不能減量化，仍需占用大量土地。
焚燒處理是將垃圾放在焚燒爐中進(jìn)行燃燒，釋放出熱能，余熱回收可供熱或發(fā)電。煙氣凈化后排出，少量剩余殘?jiān)懦鎏盥窕蜃髌渌猛?。焚燒處理技術(shù)特點(diǎn)是處理量大、減容性好、無害化徹底，且有熱能回收作用。因此，對(duì)生活垃圾實(shí)行焚燒處理是無害化、減量化和資源化的有效處理方式。世界各國普遍采用這種垃圾處理技術(shù)。最科學(xué)、最合理的垃圾處理方式是將垃圾分揀分類，將可以回收的有用物回收再生處理應(yīng)用，不能回收的廢棄物焚燒處理。
一、垃圾焚燒技術(shù)
1．垃圾焚燒的條件 垃圾焚燒必須具有一定條件：
垃圾要具有一定的發(fā)熱值，當(dāng)垃圾中低位發(fā)熱值≤3350kJ/kg（800kcal/kg）時(shí)，焚燒需助燃，摻煤或燒油助燃。
一般認(rèn)為，垃圾低位發(fā)熱值>5000kJ/kg （1200kcal/kg）燃燒效果較好。一般城市生活垃圾低位發(fā)熱值在3350～8374kJ/kg （800-2000kcal/kg）范圍。垃圾中含水量≤50％；垃圾具有非均質(zhì)性和多變性。各地區(qū)、各季節(jié)垃圾變化是很大的，這給垃圾焚燒帶來一定困難。
2．垃圾焚燒技術(shù) 國內(nèi)外垃圾焚燒技術(shù)主要有三大類：層狀燃燒技術(shù)、流化床燃燒技術(shù)和旋轉(zhuǎn)燃燒技術(shù)（也稱回轉(zhuǎn)窯式）。
（1）層狀燃燒技術(shù) 層狀燃燒技術(shù)發(fā)展較為成熟，一些國家都采用這種燃燒技術(shù)。為使垃圾燃燒過程穩(wěn)定，層狀燃燒關(guān)鍵是爐排。垃圾在爐排上通過三個(gè)區(qū)：預(yù)熱干燥區(qū)、主燃區(qū)和燃燼區(qū)。垃圾在爐排上著火，熱量不僅來自上方的輻射和煙氣的對(duì)流，還來自垃圾層內(nèi)部。在爐排上已著火的垃圾在爐排的特殊作用下，使垃圾層強(qiáng)烈地翻動(dòng)和攪動(dòng)，不斷地推動(dòng)下落，引起垃圾底部也開始著火，連續(xù)的翻轉(zhuǎn)和攪動(dòng)，使垃圾層松動(dòng)，透氣性加強(qiáng)，有助于垃圾的著火和燃燒。爐拱形狀設(shè)計(jì)要考慮煙氣流場有利于熱煙氣對(duì)新入垃圾的熱輻射預(yù)熱干燥和燃燼區(qū)垃圾的燃燼。配風(fēng)設(shè)計(jì)要確保空氣在爐排上垃圾層分布最佳，并合理使用一、二次風(fēng)。
（2）流化床燃燒技術(shù) 流化床燃燒技術(shù)已發(fā)展成熟，由于其熱強(qiáng)度高，更適宜燃燒發(fā)熱值低、含水分高的燃料。同時(shí)，由于其爐內(nèi)蓄熱量大，在燃燒垃圾時(shí)基本上可以不用助燃。為了保證入爐垃圾的充分流化，對(duì)入爐垃圾的尺寸要求較為嚴(yán)格，要求垃圾進(jìn)行一系列篩選及粉碎等處理，使其尺寸、狀況均一化。一般破碎到15cm，然后送入流化床內(nèi)燃燒，床層物料為石英砂，布風(fēng)板通常設(shè)計(jì)成倒錐體結(jié)構(gòu)，風(fēng)帽為L 型。床內(nèi)燃燒溫度控制在800-900℃，冷態(tài)氣流斷面流速為2m／s，熱態(tài)為3～4m／s。一次風(fēng)經(jīng)由風(fēng)帽通過布風(fēng)板送入流化層，二次風(fēng)由流化層上部送入。采用燃油預(yù)熱料層，當(dāng)料層溫度達(dá)到600℃左右時(shí)投入垃圾焚燒。該爐啟動(dòng)、燃燒過程特性與普通流化床鍋爐相似。
（3）旋轉(zhuǎn)燃燒技術(shù) 旋轉(zhuǎn)焚燒爐燃燒設(shè)備主要是一個(gè)緩慢旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)窯，其內(nèi)壁可采用耐火磚砌筑，也可采用管式水冷壁，用以保護(hù)滾筒，回轉(zhuǎn)窯直徑為4-6m，長度10-20m，根據(jù)焚燒的垃圾量確定，傾斜放置。每臺(tái)垃圾處理量目前可達(dá)到300t/d（直徑4m，長14m）。回轉(zhuǎn)窯過去主要用于處理有毒有害的醫(yī)院垃圾和化工廢料。它是通過爐本體滾筒緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，利用內(nèi)壁耐高溫抄板將垃圾由筒體下部在筒體滾動(dòng)時(shí)帶到筒體上部，然后靠垃圾自重落下。由于垃圾在筒內(nèi)翻滾，可與空氣得到充分接觸，進(jìn)行較完全的燃燒。垃圾由滾筒一端送入，熱煙氣對(duì)其進(jìn)行干燥，在達(dá)到著火溫度后燃燒，隨著筒體滾動(dòng)，垃圾得到翻滾并下滑，一直到筒體出口排出灰渣。 當(dāng)垃圾含水量過大時(shí)，可在筒體尾部增加一級(jí)爐排，用來滿足燃燼，滾筒中排出的煙氣，通過一垂直的燃燼室（二次燃燒室）。燃燼室內(nèi)送入二次風(fēng)，煙氣中的可燃成分在此得到充分燃燒。二次燃燒室溫度普遍為1000-1200℃。 回轉(zhuǎn)窯式垃圾燃燒裝置費(fèi)用低，廠用電耗與其他燃燒方式相比也較少，但對(duì)熱值低于5000kJ/kg 含水分高的垃圾燃燒有一定的難度。
二、國外垃圾焚燒技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r 垃圾焚燒處理方法是早在1901 年由美國人提出的。當(dāng)初，主要任務(wù)是使垃圾減容，但由于當(dāng)時(shí)垃圾燃燒的煙塵無法控制，一直未能得到廣泛利用。到60 年代，隨著煙氣處理技術(shù)的進(jìn)步，這種焚燒處理垃圾方法在歐洲得到了普及和發(fā)展。
日本最早的垃圾發(fā)電站1965 年建于大阪市，目前有垃圾焚燒爐約3000 座，垃圾發(fā)電站131 座，總裝機(jī)容量650MW。到2000 年垃圾發(fā)電容量達(dá)到2000MW。垃圾日處理能力1000t/d 以上（最大為1800t/d）的垃圾發(fā)電站8 座，1995 年建成一座最大的垃圾電站，發(fā)電容量24MW。日本早期垃圾電站為防止?fàn)t管腐蝕，采用低參數(shù)，發(fā)電效率較低，僅為10％-15％，現(xiàn)正謀求提高到30％。
美國垃圾焚燒廠發(fā)展很快，至1990 年，已建400 座，焚燒率達(dá)18％，到2000 年提高到40％。美國垃圾發(fā)電已達(dá)2000MW，最近在建的有日處理垃圾2000t/d、蒸汽溫度達(dá)430-450℃、發(fā)電量為85MW 的垃圾電站。
英國最大的垃圾電站位于倫敦，共有5 臺(tái)滾動(dòng)爐排式鍋爐，年處理垃圾40 萬噸。
法國現(xiàn)有垃圾焚燒鍋爐300 多臺(tái)，可處理40％城市垃圾，巴黎有4 臺(tái)日處理垃圾 450t/d 的馬丁式鍋爐。
德國擁有世界上最高效率的垃圾發(fā)電技術(shù)，至1998 年有75 臺(tái)垃圾焚燒鍋爐。
　　新加坡垃圾焚燒處理率達(dá)100％，1986 年建成一座2700t／d 垃圾電站。
三、國內(nèi)垃圾焚燒技術(shù)和垃圾發(fā)電發(fā)展情況 近十幾年來，國內(nèi)研究垃圾焚燒技術(shù)和開發(fā)垃圾發(fā)電設(shè)備的單位已有很多。有的引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，有的自行開發(fā)，都處于起始階段。
A 廠引進(jìn)國外MHI 公司垃圾鍋爐技術(shù)，合作生產(chǎn)一臺(tái)150t/d 垃圾鍋爐裝于深圳，并于1997 年7 月由國家有關(guān)部委主持進(jìn)行了專題鑒定。該垃圾焚燒鍋爐本體由MHI 作基本設(shè)計(jì)，A 廠作施工設(shè)計(jì)，最后經(jīng)MHI 審查確認(rèn)。爐排采用MHI-馬丁逆送式爐排，爐排及重要燃燒自控裝置由MHI 供貨。 　
B 廠設(shè)計(jì)制造的國內(nèi)首臺(tái)75t/d 垃圾焚燒鍋爐經(jīng)調(diào)試改進(jìn)，日前已穩(wěn)定運(yùn)行。這臺(tái)鍋爐裝在廣東省順德市。該廠的3×200t/d 垃圾鍋爐裝于珠海，并于1999 年投運(yùn)。該爐系B 廠采用美國Temporlla 爐本體設(shè)計(jì)技術(shù)，采用美國Detroit Sroker 公司爐排，發(fā)電設(shè)備及輔機(jī)全部采用國產(chǎn)產(chǎn)品。 　
C 廠采用由加拿大瑞威環(huán)境保護(hù)有限公司研制的CAO（Controlled Air Oxidation）垃圾焚燒系統(tǒng)，設(shè)計(jì)制造日處理3×100t/d 的垃圾焚燒余熱爐，1999 年底投運(yùn)。
　　中科院工程物理所承擔(dān)國家“八五”課題，研究開發(fā)日處理100t/d 流化床垃圾焚燒爐示范工程，裝于北京海淀區(qū)上莊，已投運(yùn)。牡丹江新技術(shù)研究所承擔(dān)“八五”課題研制“自動(dòng)翻攪焚燒物的往復(fù)爐排裝置”，完成了日處理50t/d 自燃式垃圾焚燒爐試驗(yàn)。
國內(nèi)若干大中城市已建成和在建的一些垃圾發(fā)電項(xiàng)目有：
深圳市已建成3x150t/d 垃圾發(fā)電廠，1、2 號(hào)機(jī)系日本進(jìn)口三菱-馬丁式爐排焚燒爐，3 號(hào)機(jī)為采用“杭鍋”與三菱合作的150t/d 馬丁式爐排焚燒爐，三臺(tái)機(jī)組共發(fā)電 4000kW。 珠海已建成3×200t/d 焚燒爐，1999 年投運(yùn)。
北京計(jì)劃2000 年建成一座日處理垃圾1272t/d 的大型現(xiàn)代化垃圾電站，采用國外進(jìn)口設(shè)備，整個(gè)工程造價(jià)7．1 億元。
上海引進(jìn)法國設(shè)備在浦東建造一座日處理垃圾1000t/d 垃圾電站，帶2 臺(tái)8500kW 發(fā)電機(jī)，工程投資6．7 億元。
四、我國垃圾發(fā)電的發(fā)展前景及方向 我國是一個(gè)發(fā)展中國家，改革開放后城市發(fā)展迅速，但我國的城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)薄弱，城市垃圾已成為城市環(huán)境污染源之一。為了美化城市，改善環(huán)境，造福人類，使城市生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)，環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展。因此，處理城市垃圾已成為日益迫切的城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)任務(wù)之一。中國人多地少，焚燒處理垃圾利用其余熱發(fā)電或供熱是城市垃圾處理無害化、減量化和資源化的最有前途的方法，更適合中國國情。目前，國內(nèi)一些城市采用國外技術(shù)或國內(nèi)自行開發(fā)技術(shù)建設(shè)和正在建設(shè)一批垃圾發(fā)電廠，已開始取得一些較好的社會(huì)效益。隨著國家環(huán)保政策的實(shí)施和城市基礎(chǔ)建設(shè)的加快，垃圾發(fā)電在我國將會(huì)得到迅速發(fā)展，必將成為我國極有發(fā)展前途的一種產(chǎn)業(yè)。
　　我們應(yīng)該借鑒國外先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合我國國情，發(fā)展適合我國國情的先進(jìn)的垃圾焚燒技術(shù)。從國內(nèi)機(jī)械發(fā)電制造行業(yè)技術(shù)水平和加工能力等方面來看，完全有能力實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒技術(shù)和垃圾發(fā)電設(shè)備的國產(chǎn)化。